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1、第三节金属晶体自制第1 页，本讲稿共36 页 大家都知道晶体有固定的几何外形、有固定的熔点，雪花、干冰等都属于分子晶体，靠范德华力结合在一起，金刚石等都是原子晶体，靠共价键相互结合，那么我们所熟悉的铁、铝等金属是不是晶体呢？它们又是靠什么作用结合在一起的呢？第2 页，本讲稿共36 页第三节 金属晶体教学目标：1、了解金属的性质和形成原因2、掌握金属键的本质“电子气理论”3、能用电子气理论和金属晶体的有关知识解释金属的性质4、掌握金属晶体的四种原子堆积模型教学重点：金属具有共同物理性质的解释。金属晶体内原子的空间排列方式。金属晶体内原子的空间排列方式。教学难点：金属键和电子气理论。金属晶体内原子
2、的空间排列方式第3 页，本讲稿共36 页阅读教材P731.金属单质中金属原子之间是采取怎样的方式结合的呢？2.你能归纳出金属的物理性质吗?你知道金属为什么具有这些物理性质吗?金属键金属光泽、导电性、导热性、良好的延展性等。第4 页，本讲稿共36 页组成粒子：金属阳离子和自由电子金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子云”自由电子，被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。金属键的结合力就来源于公有化电子和离子间的静电作用。一、金属键的本质与特征特征：没有饱和性和方向性。第5 页，本讲稿共36 页金属晶体：通过金属键作用形成的 单质晶体金属键强弱的影响因素：金属键的强弱决定于金属阳离子
3、所带电荷及阳离子半径的大小。一般来说，金属阳离子所带电荷越多，阳离子半径越小，金属键就越强。金属的熔沸点就越高。第6 页，本讲稿共36 页【思考1】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释。同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。第7 页，本讲稿共36 页同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠镁铝。【思考2】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的
4、大小。第8 页，本讲稿共36 页【问题1】金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。金属晶体的结构与金属性质的内在联系晶体类型 离子晶体 金属晶体 导电时的状态导电粒子比较离子晶体、金属晶体导电的区别：水溶液或熔融状态下晶体状态自由移动的离子自由电子第9 页，本讲稿共36 页【问题2】金属为什么易导热？金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，
5、各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。【问题3】金属为什么有较好的延展性？第10 页，本讲稿共36 页【问题4】金属晶体为什么具有金属 光泽和颜色 由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。第1 1 页，本讲稿共36 页【总结】金属晶体的结构与性质的关系微 粒 导电性 导热性 延展性金属阳离子和自由电子自由电子在
6、外加电场的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用 不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。第12 页，本讲稿共36 页资料金属之最熔点最低的金属是-熔点最高的金属是-密度最小的金属是-密度最大的金属是-硬度最小的金属是-硬度最大的金属是-最活泼的金属是-最稳定的金属是-延性最好的金属是-展性最好的金属是-汞-38.87 钨 3410 锂 0.53g/cm3锇 22.57g/cm3铯 0.2铬 9.0铯金铂铂丝直径：mm金金箔厚：mm第13 页，本讲稿共36 页二、金属晶体的原
7、子堆积模型哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？（a）非密置层（b）密置层 课本P74【学与问】将直径相等的圆球置于平面上，使球面紧密接触，除上述两种方式外，还有没有第三种方式？配位数4 6没有第14 页，本讲稿共36 页1、简单立方堆积Po配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：6152%第15 页，本讲稿共36 页一个晶胞的体积：a3=(2r)3=8r3一个晶胞内有一个原子，一个原子的体积：4/3r3简单立方的空间利用率为：=52%4/3r38r3第16 页，本讲稿共36 页2、体心立方堆积-钾型：钠钾铁等868%2配位数：空间利用率：每个晶胞含原子数：第17 页，本讲稿共36 页课本P75【学
8、与问】体心立方堆积是个立方体，想一想，如果原来的非密置层上的原子保持紧密接触，立方体 中 心 能 否 容 得 下 一 个 原 子？不能思考：非密置层堆积有简单立方和体心立方两种堆积方式，那么密置层的堆积方式又有哪些？第18 页，本讲稿共36 页金属晶体（第二课时）第19 页，本讲稿共36 页回顾上节内容非密置层三维堆积简单立方堆积体心立方堆积密置层三维堆积？第20 页，本讲稿共36 页1234 561234 56第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5 位。(或对准 2，4，6 位，其情形是一样的)A B，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。第21
9、 页，本讲稿共36 页下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球。1234 56于是每两层形成一个周期，即AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。配位数 12。(同层 6，上下层各3)第22 页，本讲稿共36 页六方最密堆积俯视图第23 页，本讲稿共36 页具有密排六方结构的金属有镁、锌、镉、锆、铍、钛、钴等。74%2空间占有率：每个晶胞含原子数：第24 页，本讲稿共36 页第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB 两层的位置，这是C层。1234 561234 56第四层再排A，于是形成ABC ABC三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数 12
10、(同层6，上下层各3)第25 页，本讲稿共36 页1234 56此为立方紧密堆积的前视图ABCAABC俯视图 第26 页，本讲稿共36 页ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。俯视图稍向右转第27 页，本讲稿共36 页第28 页，本讲稿共36 页具有面心立方最密堆积的金属有Cu、Ag、Au等。74%4空间占有率：每个晶胞含原子数：面心立方：配位数：12第29 页，本讲稿共36 页典型金属结构简单立方结构体心立方结构面心立方结构密排六方结构【练习】下列叙述正确的是 A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B原子晶体中只含有共价键C.离子晶体中只含有离子键，不含有共
11、价键D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键 B第30 页，本讲稿共36 页资料Li BeNa Mg AlK Ca Sc Ti V Cr*Fe Co Ni Cu ZnRb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CdCs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Ti PbCe Pr NdEu GdTbDy Ho Er Tm Yb Lu六方最密堆积面心立方最密堆积体心立方堆积1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14第31 页，本讲稿共36 页简 简单 单立 立方 方钾 钾型 型（体 体心 心立 立方 方堆 堆积 积）镁 镁型 型
12、（六 六方 方密 密堆 堆积 积）镁 镁型 型（六 六方 方密 密堆 堆积 积）第32 页，本讲稿共36 页金属晶体的四种堆积模型对比第33 页，本讲稿共36 页石墨是层状结构的混合型晶体 三、混合晶体石墨第34 页，本讲稿共36 页石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构(如图)，试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为_个、占有的碳碳键数为_个。（2）层内7个六元环完全占有的C原子数为_个，碳原子数目与C-C化学键数目之比为_.练习2：142:323混合型晶体第35 页，本讲稿共36 页【课后思考】分别计算体心立方堆积和面心立方最密堆积的空间利用率（设原子的半径为r,立方体的边长为a）第36 页，本讲稿共36 页